基本信息
研制单位 康维尔
火箭类型 运载火箭
级数 2.5级
首飞时间 1960年07月29日
发射次数 7 次
技术参数
火箭高度 28.45米~32.817米
起飞质量 117.915吨~136.055吨
整流罩直径 3.05 米
运载能力
4,850 kg
LEO 运力
简介

Atlas-LV3C Centaur-D(宇宙神LV-3C-半人马座D)是美国康维尔公司在宇宙神D基础上改进的运载火箭,属于宇宙神LV-3系列,采用2.5级构型,近地轨道运载能力达4.85吨,目前已退役。

宇宙神LV-3C-半人马座D是美国宇宙神LV-3系列运载火箭的子型号,基础级为宇宙神LV-3,上面级为半人马座D低温上面级,推进剂分别为液氧/煤油(一级)和液氧/液氢(二级),主要用于航天器发射任务,已退役。

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运载参数和应用场景

宇宙神LV-3C-半人马座D(ATLAS-LV3C_CENTAUR-D)是美国康维尔公司(通用动力宇航分公司)在SM-65宇宙神洲际导弹基础上改进而来的2.5级低温运载火箭,也是全球首款投入实际任务应用的采用液氢液氧上面级的运载火箭,服役于1965年至1967年,主要服务于美国国家航空航天局(NASA)的深空探测任务需求。其核心运载参数如下:

参数项 具体数值
火箭全长 32.817 m
最大箭体直径 4.876 m
起飞重量 136.055 t
起飞推力 1730.36 kN
推重比 1.296
近地轨道运载能力 4850.0 kg
总发射次数 7次
发射成功率 100%

该型火箭的研制背景直接匹配1960年代美国阿波罗计划的前置探测需求,其4.85吨的近地轨道运载能力恰好满足“勘测者”(Surveyor)系列月球探测器的发射需求——该系列探测器是人类历史上首类实现月球软着陆的航天器,总重量约1吨,需要火箭将其送入地月转移轨道,而宇宙神LV-3C-半人马座D的液氢液氧上面级具备的高比冲特性,完美适配深空任务的速度增量需求。除月球探测任务外,该火箭也可承担中重型近地轨道卫星、地球同步轨道转移轨道载荷的发射任务,是美国航天从初期近地探测迈向深空探测阶段的关键过渡型运载工具,为后续宇宙神系列半人马座上面级的长期发展奠定了技术和工程验证基础。

技术特点

宇宙神LV-3C-半人马座D最核心的技术突破在于首次实现了低温上面级的工程化应用,其“一级半芯级+低温上面级”的架构设计成为后续半个世纪美国中型运载火箭的经典构型。全箭由宇宙神LV-3C基础级(一级半)、半人马座D上面级(二级)和直径3.05m的有效载荷整流罩三部分组成,各模块核心技术参数如下:

子系统 结构参数 动力系统 推进剂 关键性能指标
一级半(宇宙神LV-3C) 长21.9m,芯级直径3.05m,相比基础型宇宙神D加长1.3m,可多加注9.5吨推进剂 采用MA-3发动机组,包含2台LR-89-NA5助推发动机、1台LR-105-NA5主机、2台LR-101游机 液氧/煤油 海平面总推力1730.36kN,其中助推发动机推力1467.91kN,主机推力253.55kN,游机总推力8.9kN;助推发动机工作时间145s,主机与游机工作时间300s
二级(半人马座D) 长9.14m,直径3.05m,子级总质量17.44t,结构质量2.244t,推进剂加注量15.196t 2台RL10A-3液氢液氧发动机 液氧/液氢 单台真空推力66.7kN,总真空推力133.4kN,真空比冲4354.2m/s,工作时间最长可达450s,支持多次点火
整流罩 直径3.05m,为有效载荷提供上升段气动保护与热防护 - - 可适配直径不超过3m的各类航天器,分离时序设置在一级半关机、级间分离之后

其技术创新性体现在三个方面:一是采用宇宙神系列标志性的“一级半”设计,助推发动机与主发动机共用推进剂储箱,上升段助推发动机工作结束后直接抛离助推舱段,仅保留主机和游机继续工作,大幅降低了结构死重,提升了运载效率;二是半人马座D上面级采用的RL10A-3发动机是全球首款投入实用的液氢液氧火箭发动机,4354m/s的高比冲相比传统煤油/肼类燃料发动机提升了40%以上,大幅提升了载荷投送能力,该系列发动机至今仍是美国半人马座上面级、德尔塔火箭上面级的核心动力;三是首次实现了低温推进剂的长时间在轨存储与多次点火技术,为深空探测任务的轨道机动、中途修正提供了技术支撑,这一技术后续被应用于旅行者号、先驱者号等星际探测任务的运载系统中。

发射历史和重要任务

宇宙神LV-3C-半人马座D的全生命周期发射均在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站的AFETR(空军东部试验靶场)执行,从1965年8月首飞至1967年7月完成最后一次发射,累计执行7次发射任务,全部取得成功,共将7颗卫星送入预定轨道,发射成功率达到100%,这一成功率在1960年代的运载火箭中处于极高水平。其中最近5次发射记录如下:

发射代码 发射时间 发射场 成功入轨卫星数 载荷名称 任务类型
1967-068 1967-07-14 AFETR 1 SURVEYOR 4 月球软着陆探测
1967-035 1967-04-17 AFETR 1 SURVEYOR 3 月球软着陆探测
1966-095 1966-10-26 AFETR 1 SURVEYOR 2 月球软着陆探测
1966-084 1966-09-20 AFETR 1 SURVEYOR 1 月球软着陆探测
1966-045 1966-05-30 AFETR 1 勘测者技术试验星 半人马座上面级技术验证

该系列火箭最重要的任务是承担了“勘测者”计划前4颗探测器的发射工作,为阿波罗登月计划提供了关键的月球表面环境数据支撑。其中1966年5月30日发射的勘测者1号是人类历史上首个成功实现月球软着陆的航天器,在月球表面工作了6周,传回了11237张高清月球表面照片,验证了月面着陆的可行性;1967年4月17日发射的勘测者3号在月球风暴洋地区着陆,完成了月面土壤挖掘分析,其着陆点后续成为阿波罗12号登月的目标地点,宇航员甚至将勘测者3号的相机带回了地球。

1967年7月14日发射的SURVEYOR 4是该型火箭的最后一次任务载荷,国际编号1967-068A,原计划在月球静海地区着陆,为后续阿波罗计划的着陆点选址提供数据,但探测器在下降至月面最后阶段出现通信中断,任务未完全成功,但火箭本身的发射入轨环节全部正常,验证了该型火箭的可靠性。

在完成7次发射任务后,宇宙神LV-3C-半人马座D正式退役,其技术成果被后续的宇宙神SLV-3C-半人马座D、宇宙神SLV-3D等型号继承,半人马座低温上面级更是成为美国航天史上服役时间最长、发射次数最多的上面级产品,直至21世纪的宇宙神5号火箭仍在使用改进型半人马座上面级。该型火箭作为全球低温运载火箭的先驱,为人类航天从近地走向深空提供了核心技术支撑,在世界航天发展史上具有里程碑意义。

参考来源: 卫星百科 宇宙神-半人马运载火箭 卫星百科 卫星百科